JP3000102B2

JP3000102B2 - テープの摩擦・摩耗試験方法およびその試験装置

Info

Publication number: JP3000102B2
Application number: JP1-273130A
Authority: JP
Inventors: 尚登赤羽
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 1989-07-15
Filing date: 1989-10-19
Publication date: 2000-01-17
Anticipated expiration: 2015-01-17

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はテープの摩擦・摩耗を試験する方法とその
装置に関し、さらに詳しくは、テープを摺動子に摺接走
行させながら、走行するテープの摩擦・摩耗を、連続し
て正確かつ確実に試験する試験方法とその試験に使用す
る装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ポリエテルフィルムなどの基体表面に、磁性
塗料を塗布するか、あるいは強磁性金属を真空蒸着する
などの方法で磁性層を設けて形成される磁性テープなど
においては、その使用上、高速で走行して磁性ヘッド等
と激しく摺接するため、摩耗されやすく、磁気記録再生
において信頼性の低下を招くなどの問題がある。

このため、磁気テープなどにおいては、特に、磁気ヘ
ッド等の摺接部材に対する摩擦・摩耗を調べて耐摩耗性
を充分にしておく必要があり、このような摩擦・摩耗を
調べるため、たとえば、第11図に示すように、支点24で
支持され、後端にバランスウエィト25が取りつけられた
バランスアーム26の先端に球面摺動子27を取りつけ、球
面摺動子27に荷重28をかけて、摺動駆動台29上に固定し
た磁気テープ１の磁性層表面に繰り返し摺接させるか
（川又他「磁気テープの耐研磨性と研磨性について」電
気通信学会論文誌（Ｃ）,J67−C,2）、あるいは第12図
に示すような新東科学社製、回転ドラム式摩擦抵抗測定
機HEIDON−21を使用し、回転する回転ドラム30に磁気テ
ープ１を巻きつけ、磁気テープ１の一端をロードセル31
に固定するとともに、他端に荷重32を吊下して、磁気テ
ープ１の磁性層表面に回転ドラム30を繰り返し摺接させ
るなどの方法で、磁気テープの摩擦・摩耗を試験するこ
とが行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、球面摺動子27を磁気テープ１の磁性層表面
に繰り返し摺接させる方法では、球面摺動子27の摩耗変
化や、磁気テープ１および摺動駆動台29の硬さなどの影
響によって摺動条件のコントロールが難しく、さらに摺
接面が小さいため、試験終了後、磁気テープ１の磁性層
表面の摩耗痕を顕微鏡等で観察したり、化学分析手段を
用いて摩耗原因の調査を行ったりすることができない。

また、回転する回転ドラム30を磁気テープ１の磁性層
表面に繰り返し摺接する方法では、VTRにおいてビデオ
ヘッドとビデオテープとが摺接する際の数百g/mm²に及
ぶ高い接触圧を得ることが難しく、また回転ドラム30を
周速を0.3m/sec以上の高速回転とすると、エアーベアリ
ング効果が生じ、ビデオテープが回転ドラム上に浮上し
てしまって、摩擦・摩耗試験が行えなくなるという難点
がある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明はかかる欠点を改善するため種々検討を行っ
た結果なされたもので、走行するテープを、２以上の摺
動子のテープ走行方向に沿った摺接長さ2mm以下の各摺
接面に摺接させ、テープ走行中の各摺動子摺接面の摩擦
力を連続的に測定することによって、テープの摩擦・摩
耗の変化を的確にとらえ、テープの摩擦・摩耗試験が正
確かつ確実に行えるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、この発明のテープの摩擦・摩耗試験装置の実施
例を示す第１図ないし第３図に基づいて説明する。

第１図において、１はループ状に形成されたテープで
あり、左方のキャプスタン２とピンチローラ３とで挟持
されて矢印Ａ方向に駆動走行され、ガイドローラ４を介
し、入り側テープテンションセンサ５を経て、摩擦・摩
耗試験部６に導入される。

摩擦・摩耗試験部６は、多数のガイドローラ７と、多
数のブレード摺動子８を、交互に対向するように並設し
て構成され、テープ１を多数のガイドローラ７で案内走
行させながら、各ガイドローラ７間でテープ１の表面
に、第２図を示すような多数のブレード摺動子８の先端
摺接面81を摺接させ、摩擦・摩耗が連続的に試験され
る。

そして、摩擦・摩耗試験後は、出側テープテンション
センサ９を経て、ガイドローラ10を介し、右方のキャプ
スタン11とピンチローラ12間に挟持されて駆動走行され
る。この際、摩擦・摩耗試験部６で摩擦・摩耗が試験さ
れるテープ１は、入り側テープテンションセンサ５で、
摩擦・摩耗試験部６への入り側のテープテンションが検
出され、また出側テープテンションセンサ９で、同出側
のテープテンションが検出されて、走行中のテンション
が調整され、多数のブレード摺動子８の摺接面81に摺接
されながら走行する間に受ける接触圧力が調整されると
ともに、テープ１の摺接摩擦力が測定される。

ここで、摩擦・摩耗試験部６において、多数のブレー
ド摺動子８の摺接面81のテープ走行方向に沿った摺接長
さは、テープ１とブレード摺動子８の接触圧力Ｐを決定
するパラメータのひとつであって、ビデオテープをシミ
ュレートする場合は、接触圧力ＰがＰ≒100〜500g/mm²
であるため、テープ走行装置の構成あるいはテープを引
っ張り強度を考慮すると、テープテンションＴおよびテ
ープ巻きつけ角度θはそれぞれ、Ｔ≦500gでθ≦20゜と
なる。しかして、ビデオテープの場合は数μ〜数十μが
適当であり、この他、シミュレートする磁気記録装置に
よって適当な幅を選定することが可能であるが、この発
明の試験方法において、テープ１とブレード摺動子８が
摺接して、互いに相手の表面を研磨するような状況をつ
くりだすためには、接触面81の長さをできるだけ小さく
した方が有利であり、大きくてもせいぜい2mm程度であ
る。このため、テープ走行方向に沿ったブレード摺動子
８の摺接面81の摺接長さは2mm以下にするのが好まし
い。さらに、並設するブレード摺動子８の数は、多数に
なるほど効率的な摩擦・摩耗試験が行えるため、多数の
ブレード摺動子８を組み込むことが好ましいが、多数の
ブレード摺動子８の摺接面81を均一に管理することや、
取りつけ寸法の増大を考慮すると、数十個程度のブレー
ド摺動子８を組み込むことが好ましい。さらに、摩擦・
摩耗試験部６はそれぞれ幅が異なるテープ１の幅に応じ
たブレード摺動子を個々に用意して、全体を取りはずし
交換できるようにすることが好ましい。

右方のキャプスタン11とピンチローラ12間に挟持され
て、駆動走行されるテープ１は、さらに、ガイドローラ
13を介して、スライドレール14上に移動可能に取りつけ
られた移動調整ガイドローラ15に至り、この移動調整ガ
イドローラ15の左右方向の移動によって、走行するテー
プ１のループ長が調整される。そして、ループ長が調整
されたテープ１は、さらにガイドローラ16および17を介
し、一対の光センサ18間を通って走行される。このと
き、ループ状に形成されたテープ１の一部に取りつけら
れたマーカー19が、この一対の光センサ18間を通ると、
マーカー19で光が反射又は透過されて、通過回数が計数
される。しかして、このマーカー19により、ループ状に
形成されたテープ１の走行回数がわかり、摩擦・摩耗の
くり返し回数が表示され、さらにコントロールされる。

このような一対の光センサ18間を通過したテープ１
は、さらにガイドローラ20および21を介して、テンショ
ンローラ22に至り、このテンションローラ22で、テープ
１のたるみが吸収される。そして、さらにガイドローラ
23を介して、左方のキャプスタン２とピンチローラ３間
に挟持され、駆動走行される。

第３図は、この発明のテープの摩擦・摩耗試験装置の
他の実施例を示したもので、この摩擦・摩耗試験装置
は、摩耗試験部61が、第１図に示すテープの摩擦・摩耗
試験装置に使用したのと同じ多数のブレード摺動子８
を、摺動面81を外側にして円を描く円周状に適宜間隔を
おいて配設し、テープ１をガイドローラ71で案内し、多
数のブレード摺動子８の円周状に並ぶ摺動面81に接触さ
せながら、さらにガイドローラ72で案内走行させるよう
に構成し、ガイドローラ71からガイドローラ72に至る間
に、円周状に並ぶ第２図に示すような多数のブレード摺
動子８の先端摺接面81を、テープ１の表面に摺接させ、
摩擦・摩耗が連続的に試験されるようにした以外は、第
１図に示されるテープの摩擦・摩耗試験装置と同様にし
て構成されている。

しかして、この第３図に示すテープの摩擦・摩耗試験
装置によれば、ブレード摺動子８から隣接するブレード
摺動子に至る経路が最短距離となり、さらに、第１図に
示す摩擦・摩耗試験装置のように、多数のガイドローラ
７を、多数のブレード摺動子８と、交互に対向するよう
に並設する必要がないため、第１図に示す摩擦・摩耗試
験装置に比較、はるかに精度のよい摩擦・摩耗試験が行
え、特に、テープ１の厚さが薄くて、多数のガイドロー
ラに接すると、ガイドローラのエッジ規制フランジによ
って、テープダメージが生じやすい場合に、テープダメ
ージを生じたりすることなく精度のよい摩擦・摩耗試験
が行える。

なお、テープ１としては、磁気テープに限らず、ラッ
ピングフィルムやインクリボンなど種々の産業用フィル
ムを適用することができ、これらの産業用フィルムの摩
擦・摩耗試験が行われる。

また、以上の実施例における摩擦・摩耗試験装置にお
いては、テープをループ状にして用いたが、供給リール
と巻き取りリール間でテープを繰り返し走行させてもよ
く、同じ摩擦・摩耗試験が行える。

この発明のテープの摩擦・摩耗試験装置は、以上説明
したように構成され、以下、第１図に示すこの発明の摩
擦・摩耗試験装置を用いて、ビデオテープの摩擦・摩耗
を試験した。

この摩擦・摩耗試験に使用するビデオテープとして
は、日立マクセル社製、Ｓ−VHSテープ、XR−S:ST−120
（全厚20μｍ）を用い、裁断して長さ2mのループ状に形
成した。

また、第１図に示す摩擦・摩耗試験装置としては、摩
擦・摩耗試験部６として、第２図に示すようなMn・Znフ
ェライト製で、摺接面81の長さが10μｍ、摺接幅ｓがビ
デオテープの幅以上、長さｈが約10mm、幅ｌが2mmで、
テープ巻きつけ角度θが10゜のブレード摺動子８を30個
並べたものを使用した。

そして、この摩擦・摩耗試験装置に、ループ状のビデ
オテープ１を装填し、入り側テープテンションセンサ５
の読み取り値が150gとなるよう設定して、２組のキャプ
スタンとピンチローラ2,3および11,12で、ループ状のビ
デオテープ１を1m/secのスピードで駆動走行させ、入り
側テープテンションセンサ５および出側テープテンショ
ンセンサ９で、入り側テープテンションおよび出側テー
プテンションを測定して、ループ状のビデオテープ１の
摩擦・摩耗試験を行った。第４図はこの摩擦・摩耗試験
の結果を、摩擦係数と摺接回数との関係にしてグラフで
表したものである。

また、同じビデオテープを所定の長さに切断して試料
とし、第11図に示す摩擦・摩耗試験機を使用して、摺動
駆動台29上に固定した。そして、球面摺動子27として直
径5mmの鋼球（JIS:SUJ2）を用い、荷重28が20gとなるよ
うにバランスウエィト26を調整した後、球面摺動子27を
摺接速度1cm/secで、ビデオテープ１上に往復摺動させ
て、摩擦・摩耗試験を行った。第５図はこの摩擦・摩耗
試験の結果を、摩擦係数と摺接回数との関係にしてグラ
フで表したものである。

さらに、同じビデオテープを、シャープ社製VTR、VC
−F20のスチル実行時間が無制限となるよう電子回路の
一部を改造したものに装填し、スチル試験を行った。第
６図はこのスチル試験の結果を、ビデオヘッド出力とス
チル時間との関係にしてグラフで表したものである。な
お、ビデオヘッド出力は、試験開始初期の出力を0dBと
して相対値で表した。

第４図および第６図から明らかなように、この発明の
摩擦・摩耗試験装置を使用して得られた摩擦係数の変化
はVTRのスチル特性によく対応している。ところが、第
５図で得られた摩擦係数の変化は、試験開始時とＢ点で
示される破壊点で急激な変化を示すが、VTRのスチル特
性と対応しておらず、摺動子との摺接によりビデオテー
プ表面において、摩耗が進行している様子を観察するこ
とができない。

次に、第３図を示すこの発明の摩擦・摩耗試験装置を
用いて、８ミリビデオテープの摩擦・摩耗を試験し、第
１図に示すこの発明の摩擦・摩耗試験装置、および従来
の摩擦・摩耗試験装置を用いて８ミリビデオテープの摩
擦・摩耗を試験した場合と比較した。

この摩擦・摩耗試験に使用する８ミリビデオテープと
しては、日立マクセル社製、８ミリビデオテープレコー
ダ用８ミリメタルテープP6−120HGX（全厚11μｍ）を用
い、裁断して長さ2mのループ状に形成した。

また、第３図に示す摩擦・摩耗試験装置としては、摩
擦・摩耗試験部61として、第２図に示すようなMn・Znフ
ェライト製で、摺接面81の長さが10μｍ、摺接幅ｓが８
ミリビデオテープの幅以上、長さｈが約10mm、幅ｌが2m
mで、テープ巻きつけ角度θが10゜のブレード摺動子８
を第３図に示すようにガイドローラ71および72間に円を
描く円周状に20個並べたものを使用した。

そして、この摩擦・摩耗試験装置に、ループ状の８ミ
リビデオテープ１を装填し、入り側テープテンションセ
ンサ５の読み取り値が150gとなるよう設定して、２組の
キャプスタンとピンチローラ2,3および11,12で、ループ
状のビデオテープ１を1m/secのスピードで駆動走行さ
せ、入り側テープテンションセンサ５および出側テープ
テンションセンサ９で、入り側テープテンションおよび
出側テープテンションを測定して、ループ状の８ミリビ
デオテープ１の摩擦・摩耗試験を行った。第７図はこの
摩擦・摩耗試験の結果を、摩擦係数と摺接回数との関係
にしてグラフで表したものである。

また、同じ８ミリビデオテープの所定を長さに切断し
て試料とし、第１図に示す摩擦・摩耗試験機を使用し、
摩擦・摩耗試験部６として、第２図に示すようなMn・Zn
フェライト製で、摺接面81の長さが10μｍ、摺接幅ｓが
８ミリビデオテープの幅以上、長さｈが約10mm、幅ｌが
2mmで、テープ巻きつけ角度θが10゜のブレード摺動子
８を20個並べたものを使用した以外は、前記の第３図に
示す摩擦・摩耗試験機を使用した場合と同様にして、ル
ープ状の８ミリビデオテープ１の摩擦・摩耗試験を行っ
た。第８図はこの摩擦・摩耗試験の結果を、摩擦係数と
摺接回数との関係にしてグラフで表したものである。

さらに、同じ８ミリビデオテープを所定の長さに切断
して試料とし、第11図に示す摩擦・摩耗試験機を使用し
て、摺動駆動台29上に固定した。そして、球面摺動子27
として直径5mmの鋼球（JIS:SUJ2）を用い、荷重28が20g
となるようにバランスウエィト26を調整した後、球面摺
動子27を摺接速度1cm/secで、８ミリビデオテープ１上
に往復摺動させて、摩擦・摩耗試験を行った。第９図は
この摩擦・摩耗試験の結果を、摩擦係数と摺接回数との
関係にしてグラフで表したものである。

また、同じ８ミリビデオテープを、ソニー社製VTR、E
VA−80のスチル実行時間が無制限となるよう電子回路の
一部を改造したものに充填し、スチル試験を行った。第
10図はこのスチル試験の結果を、ビデオヘッド出力とス
チル時間との関係にしてグラフで表したものである。な
お、ビデオヘッド出力は、試験開始初期の出力を0dBと
して相対値で表した。

第７図および第10図から明らかなように、第３図に示
すこの発明の摩擦・摩耗試験装置を使用して得られた摩
擦係数の変化はVTRのスチル特性によく対応している。
これに対し、第８図で得られた摩擦係数の変化は、Ｃ点
で急激な変化を示すが、これは８ミリビデオテープの全
厚が11μｍ程度で薄いため、繰り返し多数のガイドロー
ラ７のエッジ規制フランジに接触して、磁性層表面のダ
メージに先駆けてテープエッジダメージが発生した結果
であり、VTRのスチル特性と対応することができない。
しかして、全厚が11μｍ程度の８ミリビデオテープにな
ると、第１図に示すこの発明の摩擦・摩耗試験装置で
は、摺動子との摺接により８ミリビデオテープ表面にお
いて、摩耗が進行している様子を観察することができな
い。また、第９図で得られた摩擦係数の変化は、試験開
始時とＤ点で示される破壊点で急激な変化を示すが、VT
Rのスチル特性と対応しておらず、摺動子との摺接によ
り８ミリビデオテープ表面において、摩耗が進行してい
る様子を観察することができない。

〔発明の効果〕

第４図および第６図、また第７図および第10図から明
らかなように、この発明の摩擦・摩耗試験機を使用して
得られた摩擦係数の変化はVTRのスチル特性によく対応
がとれており、このことからこの発明のテープの摩擦・
摩耗試験方法および試験装置によれば、摩擦係数の変化
によって、テープの摺接状態の変化を的確にとらえるこ
とができ、テープの摩擦・摩耗を正確かつ確実に試験で
きることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のテープの摩擦・摩耗試験装置の一実
施例を示す概略説明図、第２図は同摩擦・摩耗試験装置
で使用するブレード摺動子の拡大斜視図、第３図はこの
発明のテープの摩擦・摩耗試験装置の他の実施例を示す
概略説明図、第４図はこの発明の第１図に示す摩擦・摩
耗試験装置で測定したビデオテープの摩擦係数と摺接回
数との関係図、第５図は従来の摩擦・摩耗試験装置で測
定したビデオテープの摩擦係数と摺接回数との関係図、
第６図は同じビデオテープのスチル試験を行ったときの
磁気ヘッド出力とスチル時間との関係図、第７図はこの
発明の第３図に示す摩擦・摩耗試験装置で測定した８ミ
リビデオテープの摩擦係数と摺接回数との関係図、第８
図は第１図に示す摩擦・摩耗試験装置で測定した８ミリ
ビデオテープの摩擦係数と摺接回数との関係図、第９図
は従来の摩擦・摩耗試験装置で測定した８ミリビデオテ
ープの摩擦係数と摺接回数との関係図、第10図は同じ８
ミリビデオテープのスチル試験を行ったときの磁気ヘッ
ド出力とスチル時間との関係図、第11図は従来の摩擦・
摩耗試験装置の概略説明図、第12図はその他の従来の摩
擦・摩耗試験装置の要部説明図である。１……テープ、2,11……キャプスタン、3,12……ピンチ
ローラ、５……入り側テープテンションセンサ、7,71,7
2……ガイドローラ、８……ブレード摺動子（摺動
子）、81……摺接面、９……出側テープテンションセン
サ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】走行するテープを、２以上の摺動子のテー
プ走行方向に沿った摺接長さが2mm以下の各摺接面に摺
接させ、テープ走行中の各摺動子摺接面の摩擦力を連続
的に測定して、テープの摩擦・摩耗を評価することを特
徴とするテープの摩擦・摩耗試験方法
【請求項２】テープ走行方法に沿った摺接長さが2mm以
下の摺接面を有する２以上の摺動子と、各摺動子の摺接
面にテープを摺接させながら走行させるテープ走行機構
と、走行中のテープの摩擦・摩耗を検出する手段とを備
えたことを特徴とするテープの摩擦・摩耗試験装置
【請求項３】各摺動子の摺接面にテープを摺接させなが
ら走行させるテープ走行機構として、多数のガイドロー
ラと多数のブレード摺動子を、交互に対向するように並
設し、テープを多数のガイドローラで案内走行させなが
ら、各ガイドローラ間でテープの表面に、各ブレード摺
動子の摺接面を摺接させるテープ走行機構を設けた請求
項２記載のテープの摩擦・摩耗試験装置
【請求項４】各摺動子の摺接面にテープを摺接させなが
ら走行させるテープ走行機構として、多数のブレード摺
動子を、摺接面を外側にして円を描く円周状に適宜間隔
をおいて配設し、テープを多数のブレード摺動子の円周
状に並ぶ摺動面に接触させながら案内走行させるテープ
走行機構を設けた請求項２記載のテープの摩擦・摩耗試
験装置